Was sind die Unterschiede von LED´s und Solarzellen?
Ich habe bald eine Präsentation über dieses Thema und kann leider nichts wirklich gutes im Internet finden. Würde mich freuen wenn ihr mir helfen könnt. :)
5 Antworten
Der offensichtlichste Unterschied ist, ist, dass LEDs leuchten und Solarzellen Strom aus Licht erzeugen.
Die genauen Unterschiede zwischen diesen beiden Technologien liegen in der Wahl der verwendeten Halbleiter.
Wie du vielleicht schon gemerkt hast werden Solarzellen aus Silizium hergestellt, LEDs allerdings zB aus GalliumArsenid, AluminiumGalliumIndiumPhosphid etc., ansonsten ist der Aufbau recht ähnlich.
Die Leuchtdiode Emittiert dabei Licht aus der Sperrschichtregion und die Solarzelle erzeugt hier ihre Spannung.
Die große Frage ist jetzt also woran liegt das genau und das ist ohne Vorwissen in der Halbleiterphysik nicht einfach zu erklären, allerdings versuche ich den Unterschied möglichst einfach zu erklären.
LEDs werden aus sogenannten direkten Halbleitern hergestellt und Solarzellen aus indirekten.
Ein direkter Halbleiter ist dadurch charakterisiert, dass der Übergang von einem Elektron aus einem höheren Niveau (Leitungsband) in ein niedrigeres (Valenzband) keinen zusätzlichen Impuls benötigt ein indirekter Halbleiter benötigt aber so einen Impuls.
Wenn also ein Photon auf einen indirekten Halbleiter trifft hebt es ein Elektron (über die Bandlücke) in das Leitungsband. Dieses Elektron muss jetzt im Leitungsband bleiben bis es von irgendwo einen Impuls aufnehmen bzw abgeben kann. Meistens wird diese Impulsdifferenz durch eine Impulsaufnahme aus dem Atomgitter eine sogenannte Phononwechselwirkung erreicht. Aufgrund dieser bedingung sitzt das Elektron bei einem indirekten Halbleiter relativ Lange im Leitungsband fest. Genau diese Eigenschaft ist für Solarzellen aber gewünscht, man möchte das Elektron ins Leitungsband und über die Sperrschicht der Solarzelle heben und dieses Elektron soll auch möglichst lange da bleiben. Nur auf diese kann die Solarzelle die Elektronendifferenz (Spannung) überhaupt erzeugen und einen Strom abgeben.
Bei einem direkten Halbleiter benötigt das Elektron hingegen keinen Impuls um vom Leitungsband in das Valenzband zu fallen und daher findet in solchen Halbleitern dieser Vorgang (die sogenannten Rekombination) relativ oft statt. Wenn eine Rekombination erfolgt muss das Elektron die Energiedifferenz (Bandlücke) abgeben, in diesem Fall als Photon und das ist jetzt genau das was eine LED macht.
Wenn Elektronen über die Sperrschicht fließen führt, dass dazu, dass sich Elektronen im Leitungsband befinden. Einige dieser Elektronen Rekombinieren jetzt also und geben ihre Energie in Form von Licht ab (sogenannte Spontane Emission).
Diese spontane Emission kann zwar auch bei indirekten Halbleiter auftreten ist aber aufgrund der genannten Effekte unwahrscheinlicher. Daher dominieren hier andere Mechanismen welche kein Photon aussenden, zB die Rekombination über unvermeidbare Gitterstörhungen zB durch Verunreinigungen. Allerdings kann es auch bei indirekten Halbleitern zufällig zu einer spontanen Emission kommen, welche technisch aber nicht wirklich nutzbar ist.
Ebenso kann aber auch bei einem direkten Halbleiter ein Elektron durch ein Photon angehoben werden. Das kann man bei LEDs zB Anhand ihrer Flussspannung messen. Wenn eine LED mit einer starken Lichtquelle angeleuchtet wird verändert sich die Flussspannung der LED was genau an diesem Effekt liegt, als Solarzelle kommt sie aber nicht in frage.
Aus diesem Grund werden also LEDs aus direkten und Solarzellen aus indirekten Halbleitern aufgebaut. Btw Bildsensoren zB die CCD oder CMOS Sensoren in Digitalkameras verwenden aus diesem Grund ebenfalls Silizium als Material.
Danke, schön erklärt. Wenn man eine rote oder gelbe LED mit einer Taschenlampe anleuchtet kann man mit einem einfachen Multimeter eine Spannung an den Anschlüssen messen. Dieser Effekt wird von Herstellern auch genutzt, indem man Anzeige-LEDs getaktet schaltet, einmal Licht messen und dann wieder leuchten, z.B. zur Helligkeitssteuerung von Displays. Das umschalten geht so schnell, dass man es nicht sehen kann.
Geht es in deiner Frage darum zu lernen, wie man effizient im Internet sucht? Das wäre nämlich sinnvoller, als dir die Links zusammenzukopieren, die Google auf Anhieb findet, wenn man sie z.B. nach "Unterschied LED Solarzelle" fragt. Allerdings findest du dort auch: https://www.gutefrage.net/frage/led-und-solarzellen, wo du genau das gleiche findest wie in diesem Thread: 1. LEDs verbrauchen Strom um Licht zu erzeugen, 2. Solarzellen erzeugen aus Licht Strom, 3. suche im Internet.
Ja, stimmt. Sorry. Es kommt noch darauf an, ob du in der 7. Klasse bist, oder einen Seminarvortrag zur Quantenmechanik-Vorlesung in der Uni hältst. Vielleicht sprichst du vor dem Verband der Deutschen Halbleiterindustrie oder es geht um einen Beitrag bei de Sendung mit der Maus, die von 4 Jährigen verstehbar sein muss. Es ist echt schwierig deine Hausaufgaben zu lösen, wenn man den Kontext der Frage nicht genau kennt. Ich könnte dir etwas erzählen über Bandlücken in dotiertem Siliziumkristallen, oder über die Entwicklung der Verkaufspreise chinesischer Solarzellen. Wenn du dir genauere Gedanken darüber machst, was du überhaupt wissen willst, ist dein Vortrag schon fast fertig.
Äpfel mit Birnen :).
LED = Light Emitting Diod = Lichtabstrahlende Diode = Leuchtdiode.
Das Wort "Leuchtdiode" beschreibt es schon ganz gut: Es ist eine Diode, die leuchtet, wenn man Spannung anlegt.
Diese Spannung kommt aus einer Spannungsquelle.
Zu den Spannungsquellen gehört auch die Solarzelle (Genauer: Photovoltaische Zelle), die Lichtenergie in Strom umsetzt. Also die Gegenrichtung von LED.
Das ist jetzt ein kleiner Überblick.
Wie sie genau funktionieren, wozu man sie verwendet etc. findest du bei Google.
Hilfreiche Google-Wörter: Halbleiter, Diode, PN-Übergang, photoelekrischer Effekt.
Eine Solarzelle funktioniert praktisch genau umgekehrt wie eine LED.
Ich kann nicht glauben, dass das Internet dazu keine guten Erklärungen hergibt.
LEDs leuchten.
Solarzellen erzeugen Strom.
Das konntest du nicht finden?
Das wusste ich auch schon aber ich sollte etwas ins Detail gehen wenn ich eine Präsentation darüber halten muss. Danke trotzdem.
Das war deine Frage.
Detaillierte Information bekommst du bestimmt, indem du google bemühst.
Hilfreich war das nicht wirklich danke trotzdem.